[發明專利]一種鍺硅雪崩光電探測器及其制作方法

有效

• 申請號: 202010652114.X
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111883608B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王磊;肖希;陳代高;胡曉;張宇光;李淼峰;余少華
• 申請（專利權）人: 武漢光谷信息光電子創新中心有限公司;武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/18
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 孟歡

本申請涉及一種鍺硅雪崩光電探測器及其制作方法，鍺硅雪崩光電探測器包括埋氧層、底層、本征鍺層、覆蓋層、P電極和N電極，底層依次包括本征底層硅區，過渡底層硅區、倍增區、N型重摻雜底層硅區；本征鍺層設于底層上；覆蓋層覆蓋于本征鍺層上，覆蓋層依次包括P型重摻覆蓋層硅區、本征覆蓋層硅區、過渡覆蓋層硅區，過渡覆蓋層硅區遠離本征覆蓋層硅區的一端與過渡底層硅區接觸，以形成電荷過渡區；P電極與P型重摻覆蓋層硅區相連；N電極與N型重摻雜底層硅區相連。本申請的鍺硅雪崩光電探測器，不采用層疊結構，便于與其他功能元件集成，可大規模生產。

技術領域

本申請涉及光子集成器件技術領域，特別涉及一種鍺硅雪崩光電探測器及其制作方法。

背景技術

目前雪崩光電探測器因其高靈敏度，被廣泛引用于接入網、5G承載光模塊中。硅基光電子集成技術可以實現多種功能器件高密度、低成本的集成，并通過標準的硅基工藝實現大規模的生產，近年來得到快速發展。當前，鍺硅光電探測器已經可以集成在硅基光電子集成芯片中，然而將雪崩光電探測器集成進入硅基光電子集成芯片仍存在較大的挑戰。

相關技術中，雪崩光電探測器主要采用層疊結構，需要多層材料生長工藝，與目前常見的硅光晶圓代工廠的工藝不兼容，嚴重制約了鍺硅雪崩光電探測器與其他功能元件的集成。

發明內容

本申請實施例提供一種鍺硅雪崩光電探測器及其制作方法，以解決相關技術中工藝不兼容，制約了鍺硅雪崩光電探測器與其他功能元件的集成問題。

第一方面，提供了一種鍺硅雪崩光電探測器，包括：

埋氧層；

底層，其設于所述埋氧層上，所述底層依次包括由單晶硅多步摻雜而成的本征底層硅區、過渡底層硅區、倍增區、N型重摻雜底層硅區；

本征鍺層，其設于所述底層上，且所述本征鍺層在所述底層上的投影覆蓋部分本征底層硅區、以及部分過渡底層硅區；

覆蓋層，其覆蓋于所述本征鍺層上，所述覆蓋層依次包括由多晶硅多步摻雜而成的P型重摻覆蓋層硅區、本征覆蓋層硅區、過渡覆蓋層硅區，所述P型重摻覆蓋層硅區遠離本征覆蓋層硅區的一端與本征底層硅區接觸，所述過渡覆蓋層硅區遠離本征覆蓋層硅區的一端與過渡底層硅區接觸，以形成電荷過渡區；

P電極，其與所述P型重摻覆蓋硅區相連；

N電極，其與所述N型重摻雜底層硅區相連。

一些實施例中，所述過渡底層硅區和過渡覆蓋層硅區的摻雜濃度相同。

一些實施例中，摻雜濃度。

一些實施例中，所述本征覆蓋層硅區全部位于所述本征鍺層的頂部，所述P型重摻覆蓋層硅區和過渡覆蓋層硅區均部分位于所述本征鍺層的頂部，部分位于所述本征鍺層的一側。

一些實施例中，所述P電極通過P極通孔與所述P型重摻覆蓋硅區相連。

一些實施例中，所述N電極通過N極通孔與所述N型重摻雜底層硅區相連。

一些實施例中，所述本征鍺層為梯形結構。

第二方面，本申請還提供了一種上述鍺硅雪崩光電探測器的制作方法，包括步驟：

通過多次底層摻雜，制作本征底層硅區、過渡底層硅區、倍增區、N型重摻雜底層硅區；

外延鍺制作本征鍺層；

沉積覆蓋硅層；

多次覆蓋層硅摻雜，制作P型重摻覆蓋層硅區、本征覆蓋層硅區、過渡覆蓋層硅區；

通過后端金屬通孔工藝，將P電極與P型重摻覆蓋層硅區連接，并將N電極與N型重摻雜底層硅區連接。